火焰原子吸收光谱法测定水中铬（KQ-50DE使用）

铬矾和重铬酸盐可作为皮革的鞣料、织物染色的 媒染剂、浸渍剂和氧化剂。大量的铬可能排放到环境 中。铬在水中以 Cr( Ⅵ) 和 Cr( Ⅲ) 2 种形态存在， Cr( Ⅲ) 对环境毒性较弱，易形成 Cr( OH) 3 沉淀，而 Cr( Ⅵ) 因其强氧化性，被人体吸收后，会干扰酶的功 能，损害肝脏和肾脏，易致癌，其毒性比 Cr( Ⅲ) 高100 倍。

1 材料与方法

1． 1 仪器与试剂

PinAAcle 900T 原子吸收分光光 度计( 美国 PerkinElmer 公司) ，P /N N305 － 0119 铬空 心阴极灯( 美国 PerkinElmer 公司) ，XSE205DU 分析 天平( 瑞士 METTLER TOLEDO 公司) ，昆山舒美KQ-50DE 超声 波清洗器( 中国昆山舒美) ，纯水仪( 美国 Millipore 公 司) ，AM120Z － H 电动搅拌器( 中国上海垒固仪器有 限公司) ，磁铁( 中国浙江) ，AP － 01P 真空泵( 中国天 津奥 特 赛 恩 斯) 。铬单元素溶液标准物质 ( Cr) ( GBW08614，中国计量科学研究院) ，硝酸( 优级纯， 批号: 160704549 ) ，氯 化 高 铁 ( 分 析 纯，批 号 2016- 1116) ，六水硫酸亚铁( 分析纯，批号: 20180116) ，硫酸 ( 分析纯，批号: P1196074) ，氨水( 分析纯，批号: P111- 29669) ，高锰酸钾( 分析纯，批号: 20150501) ，油酸( 分 析纯，批号: 20170320) ，乙醇( 分析纯，批号: P1214- 292) ，盐酸( 优级纯，批号: 160704435) ，氯化铵( 分析 纯，批号: 20180102) ，实验用水均为超纯水。

1． 2 方法

1． 2． 1 Fe3O4@ 油酸复合物的合成

磁性材料 Fe3O4 的合成是在文献基础上做了一些改进。在 250 ml 的 三口烧瓶中，将 1． 622 g FeCl3 和 1． 390 g FeSO4·6H2O 溶解在 100 ml 的去离子水中，磁力搅拌，通氮气进行 保护，并置于水浴锅中慢慢加热。当 温 度 升 高 到 60 ℃时，逐滴加入 5 ml 浓氨水，调节反应液的 pH 值 为 9 左右。持续搅拌 30 min 后，停止反应，用磁铁分 离 Fe3O4 颗粒，得到的产物用乙醇和去离子水洗涤 4 次 ～ 5 次，40 ℃ 真空下干燥 12 h。为了制备油酸包 裹的四氧化三铁( Fe3O4@ OA) 磁性纳米材料，取上述 制得的 Fe3O4 磁性材料 3． 5 g 分散于 150 ml 的去离 子水中，在70 ℃水浴加热下搅拌1 h。后逐滴加入5 g 油酸，将溶液继续反应 1 h 后，用无水乙醇和去离子 水清洗数次。随后加入 0． 016 mmol H2 SO4，160 ml 去 离子水，1． 6 g KMnO4，持续搅拌 4 h。得到的产物用 乙醇和去离子水洗涤多次，40 ℃真空下进行干燥。

1． 2． 2 材料的表征

对 Fe3O4@ 油酸复合物进行了红 外光谱分析。

1． 2． 3 标准溶液系列配制

将原 1 000． 0 mg /L 的铬 标准 溶 液，用 5% 硝 酸 溶 液 稀 释 成 50． 0 mg /L 和 10． 0 mg /L的标准使用液。

1． 2． 4 仪器条件

铬空心阴极灯电流为 3 mA，乙炔流量为 80 L /h、燃烧头高度为 9 mm、狭缝为 0． 7 nm， 检测波长为 357． 87 nm。

1． 2． 5 萃取条件

1． 2． 5． 1 吸附条件

考察不同 pH 值对吸附效果的 影响时，取 10 ml，10． 0 mg /L 标准使用液于锥底离心 管中，用硝酸和氢氧化钠调节溶液 pH 值为 2、3、4、 5、6、7、8，各加入 50 mg Fe3O4@ OA 磁性材料，恒温振 荡 30 min 后，用磁铁分离吸附剂，将上清液喷入火焰， 检测试液中铬的浓度。在考察吸附剂用量的影响时， 分别取 5 mg、10 mg、15 mg、25 mg、50 mg、100 mg、 150 mg的吸附剂，加入 10 ml，pH 值为 6，初始浓度为 10． 0 mg /L 的铬标准溶液。恒温振荡 30 min 后，用磁 铁分离吸附剂，将上清液喷入火焰进行检测。在考察 不同吸附时间对吸附效果的影响时，取 50 mg 吸附剂 加入到 10 ml，pH 值为 6，初始浓度为 10． 0 mg /L 的铬 溶液 中 振 荡 吸 附 5 min、10 min、15 min、30 min、 45 min、60 min 后，用磁铁分离吸附剂，将上清液喷入 火焰进行检测，得到吸附效率。所有吸附实验均在 25 ℃条件下重复进行 3 次，实验结果取平均值。

1． 2． 5． 2 洗脱条件

在最佳吸附条件下，得到磁分 离后的吸附剂，再用 5 ml，5% 或 10% 的盐酸或硝酸溶 液对吸附剂进行洗脱，洗脱时需超声 15 min。最 后将洗脱液磁分离后喷入火焰检测，得到铬离子回 收率。

1． 2． 6 配制工作曲线

吸取 50 mg /L 铬标准使用液 50 μl、100 μl、200 μl、400 μl、800 μl、1 000 μl，然后用 纯水稀释定容至 10． 0 ml，漩涡振荡均匀，配制成浓度 为 0． 25 mg /L ～ 5． 00 mg /L 的标准系列溶液。然后按 照最佳实验条件进行磁性固相萃取，最后由低浓度到 高浓度顺序测定标准溶液系列的吸光度，与相对应的 铬标准溶液浓度( mg /L) 绘制工作曲线。

1． 2． 7 水样的采集与制备

水样取自于某城市内河 河水，从相距 1 000 m 左右的两座桥上分别采样。 河宽 20 m，于河道中心采集表层 20 cm 的水样各 1 L， 按照 HJ 757—2015  要 求，水样采集后尽快用 0． 45 μm滤膜过滤，弃去初始滤液，收集所需体积滤液 于样品 瓶 中。水样的可溶性铬试样在制备时，每 50 ml水样需加入 5 ml 氯化铵以消除 Fe、Ni、Co、Mg、 Al、和 Ca 对铬测定的负干扰。

2 结 果

在 约 623 /cm 附 近 处 出 现 了 Fe － O的特征吸收峰，在约 1 100 /cm 附近出现的强烈 的吸收带可能归因于是羧基的 － C － O 基团伸缩振动 与 Fe 相互作用的结果。在约 1 600 /cm 附近的峰 可能是由油酸的羧基基团中 － C = O 振动引起的，在 约 3 400 /cm 附近出现了 － OH 的羟基伸缩振动峰。 为了保存 Fe3O4 表面相对较多的羟基基团，在合成过程中大大减少了油酸的加入，所以在 3 400 /cm 处有 一较强的吸收峰采用单因素优化实验，分别改变溶液 pH 值， 吸附剂的用量、吸附时间等因素，确定最优吸附条件。。通过以上分析可见，本工作 成功合成了磁性富碳基的碳纳米材料。当铬液的浓度一定时，随着吸附剂 用量的增加，对铬离子的吸附效果逐渐升高，使用 150 mg吸附剂时，去除率达到最高。这是因为随着吸 附剂用量的增加，吸附剂表面羧基官能团含量越多， 活性位点增多，吸附面积增大，从而有利于吸附的进 行。但当吸附剂用量高于 50 mg 时，去除率增加趋势 逐渐变缓，故选择吸附剂用量为 50 mg。对于重金属，通常会选用一 定浓度的盐酸、硝酸作为洗脱剂。因此，作者考察了 HCl 溶液与 HNO3 溶液浓度分别为 5% 和 10% 时对于 Cr 离子的洗脱效果。与 HNO3 溶液相比，HCl 溶液的 洗脱效果好很多。且相比于 10% 的盐酸溶液，选用 5% 的盐酸溶液进行洗脱时，铬离子的回收率较高。 故洗脱剂选用 5% 的盐酸。

3 结 论

合成的磁性纳米材料对水中铬离子的吸附性能 良好，本法可用于水中铬离子富集检测。



 

免责声明：文章仅供学习和交流，如涉及作品版权问题需要我方删除，请联系我们，我们会在第一时间进行处理。